JPS5851244B2 - シユウセキヒカリハンシヤソウチ - Google Patents
シユウセキヒカリハンシヤソウチInfo
- Publication number
- JPS5851244B2 JPS5851244B2 JP10163375A JP10163375A JPS5851244B2 JP S5851244 B2 JPS5851244 B2 JP S5851244B2 JP 10163375 A JP10163375 A JP 10163375A JP 10163375 A JP10163375 A JP 10163375A JP S5851244 B2 JPS5851244 B2 JP S5851244B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical
- energy
- optical coupler
- light guide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
- G02B6/2821—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、集積光回路における光反射装置に関する。
光情報処理や光通信の分野においては、光学装置の安定
化や小型化を目的とした集積光回路が精力的に研究され
、多くの新しい素子が提案されている。
化や小型化を目的とした集積光回路が精力的に研究され
、多くの新しい素子が提案されている。
集積光回路とは、一枚の基板の表面またはその近傍に、
周囲より屈折率が大きい光導波路が設けられ、これに微
小なレーザ発振器、光増幅・変調・検出器等の能動素子
や、光共振器、光方向性結合器、光分波器、光モードフ
ィルタ、プリズム、レンズ等の受動素子が結合されて、
集積一体化された光装置を言う。
周囲より屈折率が大きい光導波路が設けられ、これに微
小なレーザ発振器、光増幅・変調・検出器等の能動素子
や、光共振器、光方向性結合器、光分波器、光モードフ
ィルタ、プリズム、レンズ等の受動素子が結合されて、
集積一体化された光装置を言う。
集積光回路を構成する受動素子のうち、光反射装置は、
導波光の伝搬方向を、ある定められた角度に転換する機
能を有し、その用途は広く、光装置には不可欠である。
導波光の伝搬方向を、ある定められた角度に転換する機
能を有し、その用途は広く、光装置には不可欠である。
かかる集積光回路における光反射装置に要求される性能
は、導波光の姿態（以後単にモードと称す）が反射の前
後で不変であり、かつエネルギーの損失が少いことであ
る。
は、導波光の姿態（以後単にモードと称す）が反射の前
後で不変であり、かつエネルギーの損失が少いことであ
る。
ところで古くから知られる光反射装置には、平担に光学
研磨された物質表面に金属膜を付着して成る鏡面がある
。
研磨された物質表面に金属膜を付着して成る鏡面がある
。
この原理を直接集積光回路に導入した光反射装置は既知
であり、第１図に代表的な公知例を示す。
であり、第１図に代表的な公知例を示す。
図において、誘電体基板１１の表面に、周囲より屈折率
が高い光ガイド１２および１３が形成され、領域１４で
交叉して、基板の端面１５で終端している。
が高い光ガイド１２および１３が形成され、領域１４で
交叉して、基板の端面１５で終端している。
滑らかに光学研磨された端面１５の一部に、金属膜１６
が蒸着されて鏡面を成し、光ガイド１２もしくは１３を
伝搬する光を反射せしめる。
が蒸着されて鏡面を成し、光ガイド１２もしくは１３を
伝搬する光を反射せしめる。
ところで、光ガイドの幅方向にエネルギーが閉じ込めら
れて、伝搬する光波のモードは、光ガイドの幅に強く依
存する。
れて、伝搬する光波のモードは、光ガイドの幅に強く依
存する。
上記の公知例では、光ガイドの交叉部１４では、ガイド
の幅が連続的に変化している。
の幅が連続的に変化している。
従って、この領域を光波が伝搬するに伴い、徐々にモー
ドの変化が起こる。
ドの変化が起こる。
その結果、鏡面１６で反射した光波のエネルギーの一部
が、一方の入射側光ガイドに浸入してエネルギーの損失
となったり、他方の出射側光ガイドに取り出される光波
のモードが入射光波のそれと異ったりして、好ましくな
い。
が、一方の入射側光ガイドに浸入してエネルギーの損失
となったり、他方の出射側光ガイドに取り出される光波
のモードが入射光波のそれと異ったりして、好ましくな
い。
更に、両光ガイド１２および１３のなす角度が異ると、
上記交叉部１４の長さが変わるため、モードの変化、従
ってエネルギーの損失も一般に変化し、光回路の設計上
困難を来たす。
上記交叉部１４の長さが変わるため、モードの変化、従
ってエネルギーの損失も一般に変化し、光回路の設計上
困難を来たす。
また、導波光の進路を変える機能を果たす素子として、
所望の方向に曲げた彎曲光ガイドが知られている。
所望の方向に曲げた彎曲光ガイドが知られている。
しかし、光波が彎曲部を伝搬する際に伴う、エネルギー
の放射損失を抑止するために、通常実現し得る彎曲部の
曲率半径は、数百ミクロン乃至数ミリメートルに達す。
の放射損失を抑止するために、通常実現し得る彎曲部の
曲率半径は、数百ミクロン乃至数ミリメートルに達す。
従って、彎曲光ガイドは、光回路面内で２次元的に大き
な空間を占有するので、微小な基板上に多数光回路素子
を集積化するためには不都合となる。
な空間を占有するので、微小な基板上に多数光回路素子
を集積化するためには不都合となる。
以上のように、従来知られている集積光反則装置は、エ
ネルギーの低損失化、モードの不変化、あるいは微小化
の点に欠点を有していた。
ネルギーの低損失化、モードの不変化、あるいは微小化
の点に欠点を有していた。
本発明の目的は、従来の欠点を除去し、上記のモード変
換による光波のエネルギーの損失を抑止した、新しい集
積光反則装置を提供するものである。
換による光波のエネルギーの損失を抑止した、新しい集
積光反則装置を提供するものである。
本発明によれば、周囲より屈折率を高めて成る、少くと
も２個の光導波路を有する集積光回路において、当該光
導波路を互いに近接せしめて成る光結合器と、当該光結
合器の終端部に、導波光を反則せしめる機能を有する反
則器を備えたことを特徴とする集積光反則装置が得られ
る。
も２個の光導波路を有する集積光回路において、当該光
導波路を互いに近接せしめて成る光結合器と、当該光結
合器の終端部に、導波光を反則せしめる機能を有する反
則器を備えたことを特徴とする集積光反則装置が得られ
る。
本発明の原理的特徴は、互いに近接した２個の光ガイド
から成る光結合器の一端に反則器を設け、一方の光ガイ
ドに入射した光波のエネルギーを除徐に他方の光ガイド
に授与しながら反則器で反則せしめ、光結合器の全長を
１往復した時に、初めて入射光波の全エネルギーを他方
の光ガイドに移行せしむるように、光結合器の長さを選
定すくことにある。
から成る光結合器の一端に反則器を設け、一方の光ガイ
ドに入射した光波のエネルギーを除徐に他方の光ガイド
に授与しながら反則器で反則せしめ、光結合器の全長を
１往復した時に、初めて入射光波の全エネルギーを他方
の光ガイドに移行せしむるように、光結合器の長さを選
定すくことにある。
従って、本発明の利点は、入・出射光波間のモードが不
変で、効率よく光波のエネルギーを方向転換せしむるこ
とかでき、しかも一方向にしか場所を占有しないので、
これと直角の方向には集積度を上げることができる点に
ある。
変で、効率よく光波のエネルギーを方向転換せしむるこ
とかでき、しかも一方向にしか場所を占有しないので、
これと直角の方向には集積度を上げることができる点に
ある。
次に、図面を用いて、本発明の詳細な説明する。
第２図は、本発明の構成概念図である。
本発明は、基板２１の表面上の２個の光ガイド２２およ
び２３と、これらを伝搬する光波間でエネルギーの結合
を起こさしむる構造の光結合器２４、および反則器２５
から成る。
び２３と、これらを伝搬する光波間でエネルギーの結合
を起こさしむる構造の光結合器２４、および反則器２５
から成る。
本発明の具体的実施例の構造概略図を第３図に示す。
溶融石英基板３１の表面にイオン注入法により選択的に
形成された、周囲より屈折率の高い同形の光ガイド３２
および３３が、領域３４において、互いに平行に近接し
、光結合器を形成している。
形成された、周囲より屈折率の高い同形の光ガイド３２
および３３が、領域３４において、互いに平行に近接し
、光結合器を形成している。
それらの終端は、光学研磨された基板の端面３５に達し
、ＡＡ蒸着膜３６で覆われている。
、ＡＡ蒸着膜３６で覆われている。
光ガイド３２に入射した光波は、光結合器３４を伝搬す
るに伴い、エネルギーの一部を徐々に、光ガイド３３に
与え、光結合器の終端に達す。
るに伴い、エネルギーの一部を徐々に、光ガイド３３に
与え、光結合器の終端に達す。
エネルギー変換の結果として、上記終端部において、両
光ガイドの占有するエネルギーが等しくなるように、光
結合器３４の長さが選ばれている。
光ガイドの占有するエネルギーが等しくなるように、光
結合器３４の長さが選ばれている。
従って、金属鏡面３６で光波が反則した後、往路と同様
の過程を辿って、光結合器の復路を伝搬し、１往復を完
了した時に、初めて人別光波の全エネルギーが光ガイド
３３に移行する。
の過程を辿って、光結合器の復路を伝搬し、１往復を完
了した時に、初めて人別光波の全エネルギーが光ガイド
３３に移行する。
かくして、エネルギーの損失を少なくして一方の光ガイ
ドから、他方へ光波の方向転換が行なわれる。
ドから、他方へ光波の方向転換が行なわれる。
第４図は、両光ガイドを伝搬する光波が、上記の光結合
器３４でエネルギーの授受を行なう様子を示す概略図で
ある。
器３４でエネルギーの授受を行なう様子を示す概略図で
ある。
図中、矢印は光波の伝搬方向であり、破線および実線は
、それぞれ光結合器３４の代表的な位置ａ、ｂ、ｃにお
ける、往路および復路での光波のエネルギー分布を示す
。
、それぞれ光結合器３４の代表的な位置ａ、ｂ、ｃにお
ける、往路および復路での光波のエネルギー分布を示す
。
即ち、光ガイド３２から光波が入射する場合を考えると
、光結合器の入口ａ点では、エネルギーの大部分が光ガ
イド３２に集中しているが、光波が伝搬するにつれて、
その一部は光ガイド３３に移行し、光結合器の終端Ｃ点
に達する。
、光結合器の入口ａ点では、エネルギーの大部分が光ガ
イド３２に集中しているが、光波が伝搬するにつれて、
その一部は光ガイド３３に移行し、光結合器の終端Ｃ点
に達する。
本実施例では、ＨｅＮｅレーザ光（波長６３２８人）を
用い、基板および光ガイド部の屈折率はそれぞれｎ１＝
１．４５７、ｎ２−１，４９７である。
用い、基板および光ガイド部の屈折率はそれぞれｎ１＝
１．４５７、ｎ２−１，４９７である。
また、光ガイドの厚みＨ’：０．５μｍ１光結合器３４
での光ガイドの幅およびガイド間距離はそれぞれ、Ｗ＝
２μｍ１Ｇ＝１μｍである。
での光ガイドの幅およびガイド間距離はそれぞれ、Ｗ＝
２μｍ１Ｇ＝１μｍである。
この時、光結合器の単位長さ当りの結合係数は、Ｋ＝１
．６ｍｍ’となる。
．６ｍｍ’となる。
従って、光結合器の長さを
に設定してやると、終端Ｃ点で両ガイドが占めるエネル
ギーが等しくなる。
ギーが等しくなる。
従って、光波が鏡面３６により反則した後、往路と同様
の過程を経て、光ガイド３２のエネルギーは、光ガイド
３３に移行し、光結合器３４の出口ａ点では、光ガイド
３３が殆ど全てのエネルギーを占有することになる。
の過程を経て、光ガイド３２のエネルギーは、光ガイド
３３に移行し、光結合器３４の出口ａ点では、光ガイド
３３が殆ど全てのエネルギーを占有することになる。
先に述べた本発明の動作原理を、第４図に従って更に詳
しく説明すると以下の様になる。
しく説明すると以下の様になる。
即ち単一ガイド３２を、固有モードとして伝搬する導波
光は、結合部３４の任意点では、近接する２つの光ガイ
ド構造に対する固有モードに展開できる。
光は、結合部３４の任意点では、近接する２つの光ガイ
ド構造に対する固有モードに展開できる。
図ａの位置では、従って、入射光は１次の対称モードと
１次の反対称モードに略々展開して考える事が出来る。
１次の反対称モードに略々展開して考える事が出来る。
この時対称モードは反対称モードに対して、伝搬速度が
遅い為、任意距離伝搬・した後両者に位相差が生ずる。
遅い為、任意距離伝搬・した後両者に位相差が生ずる。
この為、両者を重ね合わせた結果として、出射側の光ガ
イドにも、光波がしみ出し、所謂、光エネルギーが人別
ガイドから出射ガイドに徐々に移行する。
イドにも、光波がしみ出し、所謂、光エネルギーが人別
ガイドから出射ガイドに徐々に移行する。
図Ｃ点に光波が反則した後、当光ガイドは、相反性（可
逆性）材料から成っている為、反則光を構成する対称モ
ード、反対称モードの伝搬速度の大小間係は保存される
。
逆性）材料から成っている為、反則光を構成する対称モ
ード、反対称モードの伝搬速度の大小間係は保存される
。
従って、Ｃ点での反則後、光波エネルギーは、反則前と
同様、入射ガイド側から出射ガイド側に移行し、１００
％移行が完了したａ点にて、光波は出射ガイド３３を伝
搬して、該反則器から拡散される。
同様、入射ガイド側から出射ガイド側に移行し、１００
％移行が完了したａ点にて、光波は出射ガイド３３を伝
搬して、該反則器から拡散される。
本実施例の光結合器長はＬ〜５００μｍに達したが、基
板と光ガイド部の屈折率、および光ガイド間距離を適当
に選ぶことにより、更にＬを縮少することができる。
板と光ガイド部の屈折率、および光ガイド間距離を適当
に選ぶことにより、更にＬを縮少することができる。
また、結合器の幅方向には、多大な占有面積を必要とし
ないので、この方向に、多数同様の素子を並らべて集積
度を上げることができる。
ないので、この方向に、多数同様の素子を並らべて集積
度を上げることができる。
上記実施例では、光結合器終端の反則器として、金属膜
の鏡面を用いたが、その代り、光ガイドの表面に周期的
凹凸を設けたり、光ガイドの屈折率を周期的に変化する
ことにより得られる回折格子型反＃Ｊ器を用いても、前
記実施例と同様の効果は得られる。
の鏡面を用いたが、その代り、光ガイドの表面に周期的
凹凸を設けたり、光ガイドの屈折率を周期的に変化する
ことにより得られる回折格子型反＃Ｊ器を用いても、前
記実施例と同様の効果は得られる。
第１図は、従来の集積光反則装置の構造概略図、第２図
は、本発明の構成概念図、第３図は、本発明の具体的実
施例における構造概略図、第４図は、第３図の実施例の
動作を説明するためのエネルギー分布図である。 なお、図において、１１，２１．３１は基板、１２ 、
１３ 、２２ 、２３ 、３２ 、３３は光ガイド、２
４．３４は光結合器、１６ 、３６は金属膜鏡面である
。
は、本発明の構成概念図、第３図は、本発明の具体的実
施例における構造概略図、第４図は、第３図の実施例の
動作を説明するためのエネルギー分布図である。 なお、図において、１１，２１．３１は基板、１２ 、
１３ 、２２ 、２３ 、３２ 、３３は光ガイド、２
４．３４は光結合器、１６ 、３６は金属膜鏡面である
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 周囲より屈折率を高めて成る、少くとも２個の相反
性光導波路を有する集積光回路において、前記光導波路
を互いに近接せしめて成る光結合器と、前記光結合器の
終端部に、導波光を反射せしめ、かつ、透過率を零にせ
しめる機能を有する反射器を備え、さらに、前記光結合
器の先人出端部と前記反射器終端部との距離が光結合器
の結合長■ のｉに等しく設定されたことを特徴とする集積光反射装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10163375A JPS5851244B2 (ja) | 1975-08-21 | 1975-08-21 | シユウセキヒカリハンシヤソウチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10163375A JPS5851244B2 (ja) | 1975-08-21 | 1975-08-21 | シユウセキヒカリハンシヤソウチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5225655A JPS5225655A (en) | 1977-02-25 |
| JPS5851244B2 true JPS5851244B2 (ja) | 1983-11-15 |
Family
ID=14305791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10163375A Expired JPS5851244B2 (ja) | 1975-08-21 | 1975-08-21 | シユウセキヒカリハンシヤソウチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5851244B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0260602U (ja) * | 1988-10-20 | 1990-05-07 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5433046A (en) * | 1977-08-19 | 1979-03-10 | Oki Electric Ind Co Ltd | Production of optical branching element using optical fibers |
| US4674827A (en) * | 1982-05-20 | 1987-06-23 | Masayuki Izutsu | Slab-type optical device |
| DE3230657A1 (de) * | 1982-08-18 | 1984-02-23 | Philips Kommunikations Industrie AG, 8500 Nürnberg | Optischer multiplexer |
-
1975
- 1975-08-21 JP JP10163375A patent/JPS5851244B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0260602U (ja) * | 1988-10-20 | 1990-05-07 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5225655A (en) | 1977-02-25 |
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